车轮是如何安装在汽车上的——说说轮胎螺丝的锁止原理与注意事项

前几天同学聚会，一个女生说了一个让她感到“劫后余生”的故事：有一次她开车回农村老家，在半路上轮胎扎了，然后找了一个路边店修补了一下，接着上路了。在行驶了一段时间后，感觉汽车有点不对劲，方向总是向一侧跑偏，并且车轮还有异响。她于是把车停在路边下车查看。这一看，让她倒吸一口凉气：刚才修补的那个车轮，轮胎螺丝全都松了，轮胎几乎要掉下来了！这如果继续跑下去，这个轮胎非“卖烧饼”不可，到时候说不定出多大的事呢，车毁人亡都有可能。想到这真有一种“劫后余生”的感觉。

后怕也没有用，当务之急是把车修好。原车的轮胎螺丝都坏了，无法紧固了，于是她就从其它三个轮胎上各拆下来一个螺丝，安装在这个故障车轮上，好歹汽车可以继续行驶了。然后赶紧往回走，找到了一个较大的修理厂，把轮胎螺丝全都换了，这才算是静心了。在这件事发生之后，她每次出行，第一件事就是看汽车的轮胎螺丝是否紧固、安全。

说者无意，听者有心。我在旁边听到这件事，出于职业的敏感，立刻想到了轮胎螺丝这个让很多人都忽略了的小东西。其实汽车的轮胎螺丝是十分重要的，只是由于它不需要特殊的保养，平时如果不是更换轮胎就用不到它，所以很多人都会把它忽略了，甚至有很多人从来没有拆卸过轮胎螺丝。我们看网络上的事故视频或者图片，有时候就会出现高速行驶的汽车车轮飞出的事故，这主要就是由于轮胎螺丝断裂或者松脱导致的。那么汽车的轮胎螺丝究竟有什么用呢？它是如何安装的？它的紧固与自锁原理是什么？在使用中有哪些注意事项？今天我们就来说说轮胎螺丝相关的话题。

首先我们来看看什么是轮胎螺丝，它都有哪些作用。轮胎螺丝是指安装在轮毂上、联接车轮、刹车盘（制动鼓）以及轮毂的螺丝。它的作用是将车轮、刹车盘（制动鼓）以及轮毂可靠的联接在一起。大家知道，汽车重量最终都是由车轮承担的，那么车轮与车身之间的联接就是通过这几个螺丝实现的。所以，这些轮胎螺丝在事实上承担着全车的重量，并且还要把变速箱输出的扭矩传递到车轮上，它在工作中同时受到拉力和剪切力的双重作用。

轮胎螺丝的结构非常的简单，就是由螺杆、螺母以及垫圈组成的。根据螺杆结构的不同，还可以分为单头螺栓和双头螺栓，现在的汽车绝大多数都是单头螺栓，双头螺栓一般应用在中小型卡车上。单头螺栓安装方式有两种，一种是轮毂螺栓+螺母，螺栓以过盈配合固定安装在轮毂上，然后由螺母固定车轮，一般日韩系车应用较多，绝大多数的卡车也采用这样的方式。这种方式优点是车轮比较容易定位，拆装车轮比较容易，安全性较高，缺点是轮胎螺丝更换比较麻烦，有些需要拆卸轮毂；另一种是车轮固定螺栓，在轮毂上直接加工出螺纹，轮胎螺丝直接拧在轮毂上，一般在欧美系小型轿车上应用较多。这种方式的优点是轮胎螺丝拆装、更换比较容易，缺点是安全性稍差，如果反复多次拆装轮胎螺丝，会损坏轮毂上的螺纹，那样就必须更换轮毂了。

汽车轮胎螺丝一般都是用高强度钢制作的，在轮胎螺丝的头部打印有螺丝的强度等级，有8.8、10.9、12.9几种，数值越大强度越高。这里的8.8、10.9、12.9是指螺栓的性能等级标号，由两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值，一般用"X.Y"表示，比如4.8、8.8、10.9、12.9等等。性能等级8.8的螺栓抗拉强度为800MPa，屈强比值为0.8，屈服强度为800×0.8=640MPa；性能等级10.9的螺栓抗拉强度达1000MPa，屈强比值为0.9，屈服强度为1000×0.9=900MPa。其它以此类推。一般把强度8.8级及以上、螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢、并经热处理称为高强度螺栓。汽车的轮胎螺丝都是高强度螺栓，不同的车型、不同的载重量，匹配的螺栓强度也不同，以10.9最为常见，8.8的一般匹配在较低端的车型上，12.9一般匹配在重型载货车上。

大家仔细观察，会发现汽车上的轮胎螺丝有安装四个、五个、六个甚至更多，为什么会有这样的区别呢？是不是轮胎螺丝越多越安全呢？

其实轮胎螺丝的安装数量与汽车的载重以及轮胎螺丝的强度有关。一般在小型轿车上，重量比较轻，用四个轮胎螺丝就足够了；在中大型轿车以及SUV上，车重较大，一般至少需要五个轮胎螺丝；而在更重的车型上，会安装更多的轮胎螺丝，有些卡车上甚至有十二个轮胎螺丝，并且螺栓的直径也很大，强度非常高，能够适应更高的载货量。不过我们也不要以轮胎螺丝数量论英雄，汽车的轮胎螺丝强度、数量等都是经过精密计算的，会考虑汽车最恶劣的工况，所以都有非常大的安全余量，在一般情况下是不会发生断裂、松脱等现象，几乎是绝对安全的。所以不论轮胎螺丝是几个，都是可以保证行车安全的，并不是数量越多越好，比如有些车型使用四个10.9强度的轮胎螺丝，另一款车型使用五个同直径的8.8强度的轮胎螺丝，如果以总强度计算，四个轮胎螺丝反而更高。

下面我们来说说轮胎螺丝的紧固与自锁原理。

汽车轮胎螺丝一般使用细牙的三角螺纹，螺栓直径在14~20mm之间，螺纹牙距为1~2mm。这种三角螺纹在理论上是可以自行锁止的：轮胎螺丝以规定的扭矩扭紧后，螺母与螺栓的螺纹互相贴合，它们之间巨大的摩擦力可以让二者保持静止不动，即自锁。与此同时，螺栓发生弹性变形，将车轮、刹车盘（制动鼓）紧紧的固定在轮毂上。采用细牙螺距，可以增大螺纹之间的摩擦面积，防松动作用更好。现在的汽车上越来越多的采用细牙螺纹，就是它的防松作用更好。

但是汽车在行驶中，车轮受到的是交变载荷，轮胎螺丝也会受到连续的冲击与振动。在这种情况下，在某一个瞬间，轮胎螺栓与螺母之间的摩擦力消失，轮胎螺丝就有松动的可能；此外，汽车在加速与制动时，由于车轮旋转方向与轮胎螺丝的紧固方向相反，会产生一个“松脱力矩”，进而导致轮胎螺丝松动。因此轮胎螺丝必须有可靠的自锁防松装置。现在的汽车轮胎螺丝，绝大多数采用摩擦式自锁防松装置，比如加装弹性垫圈、车轮与螺母之间加工成配套的锥面或球面、使用球面弹簧垫圈等。它们可以补偿轮胎螺丝在受到冲击与振动瞬间造成的间隙，也就防止了轮胎螺丝的松动。

还有一些车型，采用了“里反外正”式的轮胎螺丝，即左侧车轮轮胎螺丝采用左旋螺纹，右侧车轮轮胎螺丝采用右旋螺纹，这样螺纹的紧固方向与车轮旋转方向保持一致，就减弱甚至消除了“松脱力矩”，避免了轮胎螺丝的自动松脱。这种左旋轮胎螺丝，一般在螺丝的头部上标有大写的 英文字母“L”，或者在螺母中央位置切削出一道沟槽，以便于右旋螺栓区别开来。这种左旋螺纹的轮胎螺丝在早期的东风、解放等汽车上应用广泛，现在仍然有一些中、轻型卡车、轻型客车、小型越野车等采用这样的设计。

但是为什么重载卡车以及小型汽车现在都不采用这样的设计了呢？这主要是因为，重载卡车一般使用双胎并装、单螺母固定的方式安装轮胎，轮胎螺母采用了球面弹簧垫圈，可以防止螺母的自行松动；而在小型汽车上，由于它加速与制动都比较快，所以不论是加速还是制动都会产生松脱力矩，使用左旋轮胎螺丝意义不大。所以，这两种车型不再使用左旋螺纹轮胎螺丝，有利于减少零部件的数量，便于拆装维修。

那么我们在拆装轮胎螺丝时需要注意什么呢？在拆卸时要注意对角均匀松开，让扳手与轮胎螺丝垂直，避免轮胎螺丝受到弯矩，进而造成螺丝折断。在安装时要注意对角安装、对角分次均匀紧固，不要一次性拧紧，更不要把螺丝都安装在车轮的一边，这样才能使螺丝受力均匀，避免轮圈变形。在落下千斤顶、车轮着地后，用扭矩扳手把轮胎螺丝紧固到规定的力矩，一般在15~20公斤力之间，如果太松了螺丝容易松脱，太紧了会把轮圈紧变形，甚至导致螺丝拉伸断裂。如果没有扭矩扳手，一般的成年男子只要双手握住轮胎扳手的一端，用尽全力扭紧，这个力就足够了。

此外，在紧固轮胎螺丝时尽量不要使用风炮紧固，这种风炮一般扭矩过大，会导致轮胎螺丝拉伸，甚至拉伸到了轮胎螺丝的屈服点，导致轮胎螺丝发生不可逆转的塑性变形，这样的轮胎螺丝就再也紧不住了，必须更换。还有就是轮胎螺丝不要反复多次拆装，每一次拆装都是对螺纹的一次伤害，螺栓与螺母之间的摩擦力就会越来越小，螺栓的自锁作用减弱甚至消失，轮胎螺丝也就紧不住了，一般拆装十次以上的轮胎螺丝就建议更换了。还有就是轮胎螺丝上千万不要涂抹黄油，这样虽然以后拆卸时轻松了，但是黄油会减小螺纹之间的摩擦力，减小螺丝的自锁作用，致使螺丝松动的可能性增大。

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